爆破材料

院士带你走进颠覆传统的7大采矿技术,旧工

发布时间:2023/11/10 14:04:33   
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“在当前全球经济恢复缓慢、中国经济结构深度调整的形势下,全球和中国矿业都进入了一轮相对困难时期。开拓先进的、非传统的采矿新理论、新技术,是振兴金属采矿业的必由之路”——中国工程院院士蔡美峰。空场法、崩落法和充填法是金属矿山的三种常用采矿方法。充填法由于成本高,只有部分矿物价值高的矿山才采用。为了适应绿色采矿的要求,减少采矿造成的环境污染和对生态环境的破坏,必须对传统的采矿模式及其工艺技术进行根本变革。一、采矿工艺变革1、机械连续切割、掘进技术从长远目标出发,采用机械掘进、机械凿岩的方法,以连续切割设备取代传统爆破采矿工艺进行开采是一个重要方向。因为爆破采矿工艺一是对围岩稳固性造成破坏,二是矿石、废石一起采,大大增加选矿作业和提升的工作量。优点1机械切割能准确开采目标矿石,使开采矿石贫化率降到最低。2可实现切割落矿、装载、运输工艺平行连续进行,为实现连续采矿创造了条件。问题1采矿机作业受金属矿床形态多变的影响2复杂地质条件限制和切割头的寿命及费用的问题2、高压水射流破岩掘进与采矿技术高压水射流技术是上世纪70年代发展起来的一种清洗、切割新技术。目前高压水射流用于软岩和中等硬岩破岩已经实现,在煤矿有广泛应用。但在破碎坚硬矿岩时,需使用更高的水射流压力,会导致射流发射装置系统的可靠性和寿命降低。为了解决硬岩破岩问题,高压水射流需向超高压大功率化方向发展。为在金属矿硬岩条件下用于破岩提供可能。3、激光破岩掘进与采矿技术激光破岩是利用高能激光束产生的热量对岩石局部迅速加热,随温度升高依次实现破碎、分解、熔化和汽化三种破岩形式。采矿破岩只要实现破碎即可。当高能激光作用于岩石表面时,岩石局部迅速受热膨胀,导致局部热应力升高。当热应力高于岩石极限强度时,岩石就会发生热破碎,实现切割破岩。4、等离子破岩掘进与采矿技术该技术利用电能将炮孔中的电解液转变成高压、高温等离子气体,通过等离子气体快速膨胀形成冲击波,产生类似于炸药的爆破效果。爆破产生的压力可超过2GPa,这样高的压力足以破裂坚硬岩石。该技术的实施可极大改善作业环境,减少了传统爆破对围岩和环境的影响和破坏。二、支护工艺变革5、膏体充填采矿技术通常情况下,由于成本高,只有部分矿物价值高的矿山才采用充填法。但为了实现绿色采矿,控制岩层移动和地表沉陷,保护自然和生态环境;有效控制深部开采剧烈的地压活动,避免巷道、采场失稳破坏引起各种灾害事故的发生,充填采矿法将是多数矿山包括铁矿,不得不选择的采矿方法。这是传统采矿模式的重大变革。但是,开采价值和支护成本相平衡的原则还是要遵守的。为了降低充填成本,必须对充填工艺和充填材料进行重大改革。全尾砂膏体充填,可在低水泥耗量条件下获得高质量的充填体,能有效维护空区、控制岩爆。代表了这种技术的发展方向。某全尾砂胶结充填系统我国金川公司采用该技术,用戈壁碎石集料、全尾砂与水泥制备成浓度81%~83%的膏体,充填体抗压强度达到10MPa以上。我们应在这方面进行更进一步研究,为广泛推广应用创造条件。三、采选一体变革6、采选一体化技术井下预选、抛尾技术。在矿石提升地面之前,在井下进行预选和预富集,抛去大部分废石,可以明显降低矿石提升量。矿浆输送技术。对于深部开采,将矿石预选后在井下破碎、研磨成矿浆,用管道输送的方法送至地表选矿厂,是一项具有发展潜力的技术。管道水力输送与其它运输方案相比,具有基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地、连续作业受外界条件干扰小以及自动化程度高、技术可靠等一系列优点。将选矿厂建在井下。地下选矿后直接向地面输送精矿,可大量减少废石的提升量,是解决提升难题的一个重要途径。同时,废石与尾矿留在井下用于采空区充填,实现原地利用,并减少排出地面后对生态环境的污染、破坏,是实现无废开采的重要手段。而且,地面无选矿厂和尾矿库,省去征地建尾矿库和尾矿库管理的费用,发挥一举多得的作用。四、开采技术变革7、无废开采技术无废开采的目标是最大限度地减少废料的产出、排放,提高资源综合利用率,减轻或杜绝矿产资源开发产生的负面影响。因此采矿活动应遵从工业生态学的观点,将矿山生态环境、资源环境和经济环境相互联系起来,以最小排放量获取最大资源量和经济效益,并使生态环境得到充分保护。要实现无废开采,首先要采用采切比小的采矿方法、大力降低矿石贫化率,实现废料产出最小化,从源头上控制废石产出率等。同时,要提高选矿工艺技术水平,尽可能提高选矿回收率、资源综合利用程度和利用率,减少尾矿排放量;开发创新的选矿技术和设备,将矿石资源中由于选冶水平低不能利用的成分减到最少。通过井下预选、将选厂建在井下等方法,做到废石、尾矿不出井,用于回填采空区,实现采选废弃物的就地有效利用。加强综合回收,实现废弃物的资源化,提高废弃物的整体利用水平,努力实现矿山固体废弃物的零排放、零堆存。

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